RU2197052C1 - Adjustable device for transverse reactive power correction of power systems - Google Patents

Abstract

FIELD: power supply systems. SUBSTANCE: adjustable device designed for stepless control of reactive power consumed by user from 0.4-kV mains without current (voltage) distortions needs two single-phase batteries, symmetrically shares battery currents among phases, requires minimal quantity of switching devices and thyristor switches, and eliminates switching surges. Battery power capacity is controlled without distortion of its phase current curves at rather smooth regulation of its power. EFFECT: enhanced reliability of power control. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам электроснабжения 0,4 кВ и может быть использовано для практически плавного регулирования расходуемой потребителем 0,4 кВ реактивной мощности без искажения токов (напряжений). The invention relates to power supply systems of 0.4 kV and can be used for almost smooth regulation of the reactive power consumed by the consumer 0.4 kV without distorting currents (voltages).

Устройство предполагает поддержание заданного уровня нормированного тангенса нагрузок потребителя, исключающего оплату потребителем сверхнормированной реактивной энергии, расходуемой им для своих приемников электроэнергии. The device involves maintaining a given level of normalized tangent of the load of the consumer, excluding the payment by the consumer of excess normalized reactive energy spent by them for their electricity receivers.

Известно устройство поперечной компенсации 0,4 кВ [1] с конденсаторами и регулируемыми на весь диапазон мощности дросселями. Устройство по мощности дросселей выбирается по мощности батареи потребителя, что определяет большое искажение токов устройства, особенно при минимуме нагрузок. A device for lateral compensation of 0.4 kV [1] with capacitors and adjustable over the entire power range of reactors is known. The device according to the power of the chokes is selected according to the power of the consumer’s battery, which determines a large distortion of the currents of the device, especially with a minimum of loads.

Известно устройство регулируемой поперечной компенсации [2] с нерегулируемыми батареями, включаемыми ступенями по мере надобности, и параллельно включенными дросселями, мощность которых регулируется с помощью тиристорных ключей в пределах одной батареи. A device is known for adjustable lateral compensation [2] with non-regulated batteries, included in steps as needed, and inductors connected in parallel, the power of which is regulated using thyristor switches within the same battery.

Устройство [2] наиболее близко к предлагаемому устройству и принято в качестве прототипа. The device [2] is closest to the proposed device and adopted as a prototype.

В устройстве [2] емкостные банки разбиваются на несколько автономных батарей, включение которых осуществляется ступенями, а регулирование мощности каждой вновь включаемой батареи осуществляется тиристорными ключами изменением углов открытия тиристоров. В результате устройство является источником гармоник тока (напряжения) и оно влияет на качество электроэнергии по коэффициентам искажения синусоидальной формы напряжения и n-й гармонической напряжения. In the device [2] capacitive banks are divided into several autonomous batteries, the inclusion of which is carried out in steps, and the power regulation of each newly switched on battery is carried out by thyristor switches by changing the opening angles of the thyristors. As a result, the device is a source of current (voltage) harmonics and it affects the quality of electricity in terms of distortion factors of the sinusoidal voltage shape and the nth harmonic voltage.

Техническим результатом предлагаемого устройства является возможность регулирования мощности батареи без искажения кривых токов фаз при достаточно плавном регулировании ее мощности. The technical result of the proposed device is the ability to control the battery power without distorting the curves of the phase currents with sufficiently smooth regulation of its power.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что устройство разбивается на две однофазные батареи, каждая из которых дополнительно секционируется особым образом, и для равномерного распределения мощности этих однофазных батарей по фазам питающей сети в схему вводится специальный дроссель, обеспечивающий угол сдвига 90^o между напряжениями батарей.The essence of the claimed invention lies in the fact that the device is divided into two single-phase batteries, each of which is additionally partitioned in a special way, and to evenly distribute the power of these single-phase batteries over the phases of the supply network, a special inductor is introduced into the circuit, providing a 90 ^° shift angle between the battery voltages.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Верхняя батарея 1 разбивается на три секции 2, 3 и 4, мощности которых находятся в соотношении 1: 2:4. Аналогичным образом нижняя батарея 5 также разбивается на три секции 6, 7 и 8 с соотношением мощностей 1:2:4. The drawing shows a diagram of the proposed device. The upper battery 1 is divided into three sections 2, 3 and 4, whose powers are in a ratio of 1: 2: 4. Similarly, the lower battery 5 is also divided into three sections 6, 7 and 8 with a power ratio of 1: 2: 4.

Верхняя батарея 1 своим выводом 9 присоединяется последовательно к параллельно включенным между собой пусковому резистору 11 и тиристорному ключу 12, а выводом 10 - к рабочему тиристорному ключу 13, сам рабочий тиристорный ключ 13 своим выводом 14 присоединяется к полюсу автомата 15. Вывод 16 параллельно соединенных между собой пускового резистора 11 и пускового тиристорного ключа 12 присоединяется к средней точке дросселя 17. Каждая из секций 2, 3 и 4 верхней батареи 1 присоединяется одним выводом к контактору (соответственно 18, 19 и 20), а другим к общему выводу 9. Вывод 21 дросселя 17 соединяется с полюсом автомата 23 и параллельно с пусковым тиристорным ключом 24 нижней батареи 5 в узле 25. Секции 6, 7 и 8 нижней батареи 5 одним выводом каждая соответственно присоединяются к контакторам 26, 27 и 28, а вторым - к общему узлу 29 батареи 5. The upper battery 1 with its terminal 9 is connected in series to the starting resistor 11 and thyristor switch 12 connected in parallel with each other, and terminal 10 is connected to the working thyristor switch 13, the working thyristor switch 13 is connected with its terminal 14 to the pole of the automaton 15. Terminal 16 is connected in parallel between a starting resistor 11 and a starting thyristor switch 12 is connected to the midpoint of the inductor 17. Each of the sections 2, 3 and 4 of the upper battery 1 is connected with one terminal to the contactor (respectively 18, 19 and 20), and the other to the common pin 9. Pin 21 of the inductor 17 is connected to the pole of the machine 23 and in parallel with the starting thyristor key 24 of the lower battery 5 in the node 25. Sections 6, 7 and 8 of the lower battery 5 with one terminal each are respectively connected to the contactors 26, 27 and 28, and the second - to the common node 29 of the battery 5.

К узлу 29 присоединяются параллельно между собой включенные пусковой резистор 30 и пусковой тиристорный ключ 31 нижней батареи 5, а второй общий вывод 32 пускового резистора 30 и пускового тиристорного ключа 31 нижней батареи 5 присоединяется к выводу 22 дросселя 17, вывод 22 дросселя 17 присоединяется к полюсу автомата 33. A starting resistor 30 and a starting thyristor key 31 of the lower battery 5 are connected to the node 29 in parallel with each other, and a second common terminal 32 of the starting resistor 30 and the starting thyristor key 31 of the lower battery 5 is connected to terminal 22 of the inductor 17, terminal 22 of the inductor 17 is connected to the pole automatic machine 33.

Включение каждой секции (секций) любой батареи, например батареи 1, осуществляется в такой последовательности. При запертом рабочем тиристорном ключе 13 и открытом пусковом тиристорном ключе 12 включается контактор 18, 19 или 20 (или в любом сочетании), а затем отпирается тиристорный ключ 13. Пусковой резистор 11 при запертом тиристорном ключе 12 работает в переходном режиме последовательно с включенными секциями 2, 3 или 4 батареи 1, ограничивая коммутационные перенапряжения. Затем отпирается пусковой тиристорный ключ 12, резистор 11 шунтируется и включенная секция (секции) батареи 1 выходит на рабочий режим. The inclusion of each section (s) of any battery, for example battery 1, is carried out in this sequence. When the thyristor key 13 is locked and the thyristor key 12 is open, the contactor 18, 19 or 20 (or in any combination) is turned on, and then the thyristor key 13 is unlocked. The starter resistor 11 with the thyristor key 12 locked is in transition mode in series with the sections 2 on , 3 or 4 batteries 1, limiting switching overvoltage. Then the starting thyristor switch 12 is unlocked, the resistor 11 is shunted and the included section (s) of the battery 1 enters the operating mode.

Точно так же коммутируется нижняя батарея. Мощности секций верхней 1 и нижней 5 батарей подбираются таким образом, чтобы при включенных секциях 2 и 6, 3 и 7, 4 и 8 токи включенных секций распределились по фазам питающей сети симметрично. In the same way, the bottom battery is switched. The power of the sections of the upper 1 and lower 5 batteries are selected so that when sections 2 and 6, 3 and 7, 4 and 8 are turned on, the currents of the included sections are distributed symmetrically among the phases of the supply network.

Подбор соотношения мощностей секций 1:2:4 в каждой батарее позволяет иметь равномерное количество ступеней вводимой мощности устройства, а количество ступеней равно при этом N=2ⁿ-1, где N - общее количество ступеней регулирования, n - количество секций. В предлагаемой схеме при n=3 количество равномерных ступеней регулирования равно 7, а шаг ступени - 100/7≈14,3%. При этом максимальное рассогласование между потребляемой и вводимой реактивной мощностью составляет 7,15%, что исключает потребление реактивной мощности выше нормированного значения и при этом исключается искажение кривых токов устройства компенсации.The selection of the ratio of the power sections 1: 2: 4 in each battery allows you to have a uniform number of steps of the input power of the device, and the number of steps is equal to N = 2 ⁿ -1, where N is the total number of control stages, n is the number of sections. In the proposed scheme, for n = 3, the number of uniform control steps is 7, and the step step is 100 / 7≈14.3%. In this case, the maximum discrepancy between the consumed and introduced reactive power is 7.15%, which excludes the consumption of reactive power above the normalized value and at the same time the distortion of the current curves of the compensation device is eliminated.

Источники информации
1. А. А. Федоров, В.В. Каменский. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М., Энергоатомиздат, 1984, 471 с.Sources of information
1. A. A. Fedorov, V.V. Kamensky. Basics of power supply of industrial enterprises. M., Energoatomizdat, 1984, 471 p.

2. А.Н. Поплавский. Электроэнергетика предприятий железнодорожного транспорта. М., Транспорт, 1981, 264 с. 2. A.N. Poplavsky. The power industry of railway transport enterprises. M., Transport, 1981, 264 p.

Claims (1)

Регулируемое устройство поперечной компенсации реактивной мощности для сетей 0,4 кВ, содержащее батарею конденсаторов, первый и второй тиристорные ключи, выключатели, дроссель, отличающееся тем, что введена вторая батарея конденсаторов, указанные батареи конденсаторов выполнены в виде двух однофазных секционированных по мощности батарей, при этом дроссель позволяет включить одну из батарей на напряжение, смещенное относительно напряжения второй батареи на 90^oС, первая батарея одним выводом присоединяется последовательно к параллельно включенным между собой пусковыми первым резистором и третьим тиристорным ключом, а другим выводом к первому выводу первого тиристорного ключа, при этом первый тиристорный ключ вторым выводом присоединяется к первому выключателю, вывод параллельно соединенных между собой пусковых первого резистора и третьего тиристорного ключа присоединяется к средней точке дросселя, первый вывод дросселя соединяется со вторым выключателем и со вторым тиристорным ключом, вторая батарея одним выводом присоединяется к параллельно включенным между собой пусковыми вторым резистором и четвертым тиристорным ключом, вывод параллельно соединенных между собой пусковых второго резистора и четвертого тиристорного ключа присоединяется к третьему выводу дросселя, а третий вывод дросселя присоединяется к третьему выключателю.An adjustable device for transverse reactive power compensation for 0.4 kV networks, containing a capacitor bank, first and second thyristor switches, switches, a choke, characterized in that a second capacitor bank is introduced, these capacitor banks are made in the form of two single-phase power-partitioned batteries, with this allows the throttle to include one of the battery voltage, offset relative to the second battery voltage by 90 ^o C, the first battery one terminal is connected in series to the parallel a starting first resistor and a third thyristor switch connected to each other, and another output to the first output of the first thyristor switch, with the first thyristor switch connecting the second output to the first switch, the output of the starting resistor and the third thyristor switch connected in parallel to the midpoint of the inductor , the first output of the inductor is connected to the second switch and to the second thyristor switch, the second battery is connected to the parallel connected between second starting a second resistor and a fourth thyristor key derivation connected in parallel between a second starting resistor and fourth thyristor key joins the third leg choke and a third terminal is connected to the throttle a third switch.